Le proprietà periodiche
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La tavola periodica di Mendeleev
La tavola periodica degli elementi è lo schema col quale
vengono ordinati gli atomi sulla base del loro numero
atomico Z.
Ideata dal chimico russo Dimitrij Mendeleev nel 1869,
inizialmente contava numerosi spazi vuoti, previsti per
gli elementi che sarebbero stati scoperti in futuro, tra
cui alcuni nella seconda metà del 1900.
In onore del chimico russo, la tavola periodica degli
elementi è anche detta "tavola periodica di
Mendeleev".
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La tavola periodica di Mendeleev
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Gruppi e periodi
La tavola periodica si articola in gruppi e periodi:
Ogni gruppo (colonne della tabella) comprende gli elementi che
hanno la stessa configurazione elettronica esterna (modo in cui
gli elettroni si dispongono attorno al nucleo). All'interno di ogni
gruppo si trovano elementi con caratteristiche simili.
Ogni periodo (righe delle tabella) inizia con un elemento il cui
atomo ha come configurazione elettronica esterna costituita da
un elettrone e procedendo verso gli atomi successivi del
periodo, il numero atomico Z aumenta di una unità ad ogni
passaggio.
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Gruppi e periodi
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Tavola periodica
La costruzione delle configurazioni elettroniche degli atomi è
indicata da un unico termine, Aufbau, che in lingua tedesca
significa "costruire sopra".
si aggiunge un elettrone alla volta, fino a completare uno strato e si
inizia a riempire quello successivo. La tavola periodica degli
elementi è costruita sostanzialmente seguendo questo criterio.
La tavola periodica è stata concepita in modo tale che gli elementi
di uno stesso gruppo (una stessa colonna) presentino proprietà
simili.
Nell'attuale tavola periodica, gli elementi risultano ordinati in
sequenza secondo il loro numero atomico, che sappiamo
essere determinato dal numero dei protoni del nucleo.
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Metalli e non metalli
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Metalli
Il metallo è un materiale che riflette la luce conferendole una
particolare tonalità (detta appunto metallica), un ottimo
conduttore di calore e di elettricità, generalmente intaccato
dagli acidi (con sviluppo di idrogeno), spesso con buone
caratteristiche di resistenza meccanica.
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Metalli alcalini
L'aggettivo alcalino viene dall'arabo al-qali, con questo termine ci si riferiva alla potassa
(K2CO3) .Poiché la potassa ha caratteristiche basiche, si diffuse la convenzione di
chiamare alcali tutte quelle sostanze che, come la potassa, sono in grado di
neutralizzare gli acidi. Quindi ancora oggi con alcalino si può intendere o un metallo del
primo gruppo della tavola periodica o un composto basico.
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Metalli alcalino-terrosi
Sono metalli dal colore argenteo, soffici, con bassa densità. Reagiscono
prontamente con gli alogeni per formare sali e con l'acqua per formare
idrossidi alcalini (basici).
Mentre il sodio e il potassio reagiscono violentemente con l'acqua a
temperatura ambiente, il magnesio reagisce solo con il vapore acqueo e il
calcio con l'acqua calda. Questi elementi hanno due elettroni nel guscio
esterno e tranne il berillio e in minor misura il magnesio, la chimica di tutti gli
altri elementi è quasi esclusivamente quella dei loro ioni doppiamente carichi
positivamente. Vi è quindi una forte tendenza nel gruppo a conseguire la
configurazione elettronica del gas nobile che li precede.
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Gas nobili
Il termine gas nobili deriva dal fatto che, parafrasando
l'atteggiamento della nobiltà, questi gas evitano di reagire con
gli elementi "comuni". I gas nobili venivano anche chiamati gas
inerti, ma il termine non era accurato, in quanto alcuni di essi
hanno mostrato di prendere parte in reazioni chimiche.
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Alogeni
Gli alogeni sono tutti molto reattivi e, in quantità sufficienti
possono essere letali per gli organismi biologici. Il fluoro è il più
reattivo; cloro e bromo vengono impiegati come disinfettanti. Il
cloro è anche un ingrediente basilare nella produzione di
candeggina (ipoclorito di sodio), e viene utilizzato per le sue
proprietà sbiancanti.
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Proprietà periodiche
Le proprietà atomiche degli elementi dipendono dalla loro configurazione
elettronica.
Le proprietà atomiche che variano in maniera ricorrente lungo ciascun periodo e
gruppo della tavola periodica sono chiamate proprietà periodiche degli
elementi.
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Ioni
Una molecola o un atomo elettricamente carichi vengono detti
ioni. Poiché hanno perso o guadagnato uno o più elettroni rispetto
all'atomo neutro, il processo di perdita/acquisizione viene detto
ionizzazione.
La ionizzazione viene eseguita solitamente tramite applicazione di
alta energia agli atomi, in forma di potenziale elettrico o
radiazione. Un gas ionizzato viene detto plasma.
Gli ioni caricati negativamente sono conosciuti come anioni (che
sono attratti dagli anodi) e quelli caricati positivamente sono
chiamati cationi (e sono attratti dai catodi).
Gli ioni possono essere monovalenti (indicati con una + o -),
bivalenti (con due + o -) e trivalenti (con tre +). Poi gli ioni si
dividono in monoatomici e poliatomici.
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PROPRIETA’ PERIODICHE
1. RAGGIO ATOMICO
2. ENERGIA DI IONIZZAZIONE o
POTENZIALE DI IONIZZAZIONE
3. AFFINITA’ ELETTRONICA
4. ELETTRONEGATIVITA’
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1. Il raggio atomico è il raggio dell’atomo con
nucleo e orbitali in cui si trovano gli elettroni.
Aumenta dall’alto in basso in un gruppo e
diminuisce da sinistra a destra in un periodo.
Esempi:
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il Fosforo (P) si trova nel gruppo V A sotto
all’Azoto (N): avrà quindi un raggio
atomico maggiore.
Raggi atomici e raggi ionici
La conseguenza dell’aumento
dell’attrazione tra il nucleo e gli
elettroni rimanenti è che il catione ha
raggio ionico molto più piccolo del
raggio atomico
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Per gli anioni vale il discorso inverso. Un
aumento della nube elettronica determina
la diminuzione della attrazione tra nucleo
ed elettroni. Quindi l’ anione ha raggio
ionico molto più grande del raggio atomico
Energia di ionizzazione
L’energia di ionizzazione (Ei) di un atomo rappresenta
l’energia necessaria per allontanare a distanza infinita dal
nucleo l’elettrone legato ad esso più debolmente. Si
formerà uno ione positivo:
X + Ei
X+ (catione) + e- (elettrone)
Misure: elettronvolt (eV), o J/mol di atomi.
Per convenzione, il valore di Ei è positivo.
Minimi assoluti: I gruppo (metalli alcalini)
Massimi assoluti: gas nobili.
Aumenta dal basso in alto in un gruppo
da sinistra a destra in un periodo.
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Periodicità della Energia di prima ionizzazione
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Affinità elettronica
L’ affinità elettronica (Eea) è la variazione di energia che
interviene quando un atomo acquista un elettrone in più
rispetto al suo stato fondamentale. Si formerà uno ione
negativo:
X + e-
X- (anione) + Eea (E emessa)
Misura: J/mol di atomi
Per convenzione, il valore di Eea è negativo
Massimi (in valore assoluto): gli alogeni (Cl, F, Br, I)
Aumenta dal basso in alto in un gruppo
da sinistra a destra in un periodo.
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Affinità elettronica
Essa ha convenzionalmente un valore negativo quando il processo è favorito
energeticamente e viene quindi rilasciata energia, mentre il valore è positivo
quando il processo è sfavorevole ed è quindi necessaria energia per attuarlo.
La maggior parte degli elementi hanno affinità elettronica negativa. Questo
significa che non necessitano di energia per acquistare un elettrone, al
contrario, la rilasciano.
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Elettronegatività
L’elettronegatività è la capacità degli atomi di attrarre
elettroni di legame.
Aumenta dal basso in alto in un gruppo
da sinistra a destra in un periodo.
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